DB13/T 5128.2-2019 轨道车辆和轨道车辆部件的粘接 第2部分:粘接接头设计和验证指南

ICS45.140

S30

DB13

河北省地方标准

DB13/T5128.2—2019

轨道车辆和轨道车辆部件的粘接

第2部分:粘接接头设计和验证指南

2019-12-27发布2020-01-28实施

河北省市场监督管理局发布

DB13/T5128.2—2019

前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

DB13/T5128共分为三个部分：

——第1部分：粘接接头基本概念和制造资质；

——第2部分：粘接接头设计和验证指南；

——第3部分：实施规定和质量保证。

本部分为DB13/T5128的第2部分，参考DIN6701-3：2015《轨道车辆和轨道车辆部件的粘接第3

部分：轨道车辆粘接接头设计和验证指导手册》编制，主要变化如下：

——对DIN6701-3：2015中引用的国际标准（ISO），欧洲标准（EN）和德国标准（DIN），如我

国有对应标准的，一律引用相应的国家标准。

本标准由唐山市市场监督管理局提出。

本标准起草单位：中车唐山机车车辆有限公司。

本标准主要起草人：范乐天、马纪军、王力、闫春江、董长禄、潘乐、骆伟丽、谢慧。

I

DB13/T5128.2—2019

轨道车辆和轨道车辆部件的粘接

第2部分：粘接接头设计和验证指南

1范围

本部分规定了轨道车辆和轨道车辆部件制造及维修时金属或非金属材料粘接设计、计算和验证的

方法。

本部分适用于轨道车辆和轨道车辆部件制造和维修的粘接接头设计和验证。本部分是在考虑到所

有几何形状、材料和介质影响的情况下对按规定实施的粘接工作进行设计和验证。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T528硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定

GB/T1040.1塑料拉伸性能的测定第1部分：总则

GB/T1040.2塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件

GB/T1040.3塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件

GB/T3359数据的统计处理和解释统计容忍区间的确定

GB/T7124胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）

GB/T16997胶粘剂主要破坏类型的表示法

GB/T24176金属材料疲劳试验数据统计方案与分析方法

DB13/T5128.1轨道车辆和轨道车辆部件的粘接第1部分:基本概念和制造资质

DIN54457结构胶粘剂粘接接头试验割胶剥离试验（Structuraladhesives-Testingof

adhesivelybondedjoints-Grubpeeltest）

EN1465胶粘剂刚性对刚性材料拉伸搭接剪切强度的测定(Klebstoffe—Bestimmungder

ZugscherfestigkeitvonÜberlappungsklebungen)

EN12663-1:2010+A1:2014铁路应用－轨道车辆车体的结构要求第1部分：机车和客车

（StructuralrequirementsofrailwayvehiclebodiesPart1:Locomotivesandpassengerrolling

stock）

EN15227铁路应用对轨道车辆车体的防撞性要求（Railwayapplications-Crashworthiness

requirementsforrailwayvehiclebodies）

UIC566客车车体及其构件的载荷（LoadingsOfCoachBodiesAndTheirComponents）

3术语和定义

DB13/T5128.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

要求清单requmentslist

记录粘接技术总体要求的技术文件。

1

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3.2

接头清单jointslist

记录粘接接头种类，数量和相关信息的技术文件。

4粘接接头的等级划分

4.1概述

轨道车辆及其零部件的粘接接头按照安全要求划分为等级A1至A3，没有安全要求的粘接接头为Z

级粘接接头，详见表1。

粘接接头的等级划分是由设计人员根据该接头潜在的、自发的、或者其他原因可能造成的完全失

效及其影响确定的。等级划分同样适用于粘接接头的维修或者使用粘接接头进行维修。

设计、制造和维修的文件资料中应明确对等级A1至A3和Z级的粘接接头的要求。

粘接接头设计人员负责划分等级并写入图纸，粘接接头的等级需要粘接监督人员确认。

划分等级A1至A3的依据需要说明并且保留相关记录。如果在文件中仅标出某一个等级，则认为该

等级适用于文件中所有的粘接接头。

粘接接头清单可参考附录A。

4.2等级划分概述

安全要求来源于轨道车辆及其零部件粘接接头的特性，等级划分（见表1）的目的是提高轨道车辆

的安全性，保护相关的人、设备和环境。粘接接头等级划分见表1。

表1粘接接头的等级划分

等级说明安全要求的定义

有高安全要求的轨道车辆及其零部高安全要求：粘接失效时能导致不可避免的人员生命伤害或

A1

件的粘接接头。轨道车辆不能安全运行。

有中等安全要求的轨道车辆和轨道中等安全要求：粘接失效时能导致运行危险、使人员受到伤

A2

车辆零部件的粘接接头。害或者轨道车辆总体功能受损。

低安全要求的轨道车辆和轨道车辆零部低安全要求：粘接失效至多导致舒适度的降低，不会造成人身伤害。

A3

件的粘接接头。

无安全要求的轨道车辆和轨道车辆零部无安全要求：粘接接头的失效既不会导致人员受伤也不会导致车辆

Z

件的粘接接头。运行受影响。

5总体要求

在规划和概念设计阶段根据设计任务书提出粘接技术总体要求并记录。

每个粘接接头都应符合专门的要求，粘接接头的载荷可从这些要求中推导出来，描述要求时，应

全面考虑到各个方面。

2

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载荷可能但不限于从以下几方面获得，有限元分析、UIC566、EN12663系列标准和其它规范、

实际测得的载荷、制造商以及用户的有文件证明的经验。载荷包括静态蠕变载荷和静态张弛载荷、振

动载荷、动态载荷、介质和微生物载荷以及热和光化学载荷及其有关的组合。

要求清单应具有合理的性价比，包含统计学上合理的与设计寿命有关的载荷的性质、强度、作用

时间和频率。

确定载荷的数据和描述粘接接头的要求时制作一份要求清单，要求的范围应与粘接接头的级别相

匹配。

要求清单的格式参照附录B。

6粘接材料的选择

在选择胶粘剂时，不能将胶粘剂的指标和特性孤立考虑，而是要将它的指标和特性与粘接接头设

计方案结合考虑。粘接的必要条件是胶粘剂能粘附在基材上，除此之外还应根据本系列标准第3部分考

虑实际生产需要满足的要求。

注：低模量的弹性胶粘剂（通常为弹性体）在准静态载荷下（根据GB/T1040.1,GB/T1040.2,GB/T1040.3进行的实验）

主要表现为超弹性并有较高的断裂伸长率，使用温度在玻璃化温度以上；高模量的胶粘剂（通常为热固性或者热

塑性）在准静态载荷下（根据GB/T1040.1,GB/T1040.2,GB/T1040.3进行的实验）主要表现为弹塑性，使用温度

多数情况下在玻璃化温度之下，但也可超过此温度。

在零部件粘接中胶粘剂的作用主要有两种情况，如果需要补偿装配时的高偏差，抵抗部件的变形，

一般使用低模量的弹性胶粘剂。如果要传递较高的载荷，一般使用高模量的胶粘剂。

7粘接接头的设计

设计组件和部件粘接接头时，需要明确粘接材料，基材的表面状态和质量要求，包括但不限于下

述内容：

——待粘接部件材质；

——表面状态；

——胶粘剂及相关辅料；

——包含公差的粘接接头的尺寸；

——等级划分表和划分依据；

——表面处理。

关于粘接接头在图纸上的标注，可以参照附录C。

8验证

8.1概述

试验验证根据粘接接头等级确定(见表1和表2)。原则上验证可以通过四种途径来进行:

a)计算粘接接头的应力和应变并与许用应力和应变比较；

b)在与实际运用相关的条件下通过部件检验(例如结构断面)对粘接接头进行检验，以便查明子

结构的强度；

c)可以组合使用方法a）和b）；

d)文件记录中的实践经验。

3

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验证过程如图1所示。

在结束验证后由主管粘接监督或粘接监督根据《轨道车辆和轨道车辆部件的粘接第1部分基本概

念和制造资质》标准要求进行批准。

胶粘剂性能和表面：文件资料：实验记

录和试验报告安全需求分析

计算用的模量，泊松

比和应力应变曲线

在基材表面的粘附证

明确定等级

载荷

与车辆运行有关的

条件下（符合总体

要求的）粘接接头

载荷承受能力

车辆运行负荷和极特殊的荷载设计情况

(UIC566标准、DINEN12663标准、

总体要求等)

准静态粘接强度

断裂延伸率试验的选择

蠕变特性

振动特性确认所有有关荷载设计情况下的粘接接头

碰撞载荷下的特性负荷，寻找符合设计规定荷载设计情况(载

荷的额定值)

湿度/温度/介质文件资料

„„

可能的结构件和部

文件资料:试验记件试验验证

强度衰减的验证录和试验报告

允许承受的载荷值

确定粘接坡口的尺寸(粘接坡口的宽度和

厚度、接缝配偶件的特殊刚性)

文件资料

载荷<载荷承受能力

抽样分析:要求的

文件资料

设计值在生产中的

可实现性

图1验证过程

8.2验证用文件

符合第4章所述各等级粘接接头的设计验证用文件包括:

——描述总体要求的文件资料；

——表面、粘接系统和粘接接头认证用的材质参数和粘接参数的试验报告；

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——粘接技术试验和批准的图纸、零部件清单或可比较的设计资料；

——总体要求所规定的载荷小于载荷承受能力的证明和文件资料；

——符合现有技术水平的计算报告或结构件试验报告、一致性证明。

8.3确认载荷

8.3.1概述

结构计算要借助于数值分析方法或有限元分析来进行，应采用与有关的应用场合相适应的方法。

计算方法和计算结果应易于理解和确认。为此可以使用简单的试样或与结构件类似的试样进行试验或

者对比计算。同时待设计粘接接头具有类似应力应变曲线和类似几何结构的试样也适用上述情况。同

样可比较的经验和知识也使用。

载荷应是由总体要求(见第5章)中的数据推导出来的。根据胶粘剂的弾性参数和荷载情况，对粘接

接头的应力、应变进行分析。

8.3.2分析方法

许用应力、应变的计算是确定应力的一种方式。力作用在胶粘剂上，最终的位移与胶层的厚度有

关。

随着胶粘剂刚度(杨氏模量)的不断增加，单搭接接头端部上的应力和应变迅速增加并且决定着粘

接接头的设计。对搭接接头的部件有多重计算方法。

8.3.3有限元法

有限元法能确定粘接接头的局部载荷。可以使用弹性元或其它等效元，通过体积元和材料模型来

精确计算粘接接头内的载荷。对于厚层超弹性粘接接头，一般使用弹簧元，此时的弹性常数与胶层的

厚度、宽度以及载荷的方向有关。

为了得到精确的局部载荷，通常使用子模型技术得到足够的良好的网格来实现。

所用材料模型和有限元网格的准确性应通过适当的控制和比较计算（例如单元计算，计算样品表

现和简单测试件）以及合适的实验或收敛分析来验证。

8.4确认载荷承受能力

8.4.1概述

载荷承受能力通过考察机械载荷、热载荷和介质载荷作用下的粘接接头性能来确定。材料和粘接

接头的抗老化性能与它们所经历的工况有关，其中最不利的车辆运行条件和载荷持续时间对载荷承受

能力的验证起决定性作用。确定粘接接头的载荷承受能力应结合使用情况可从下述几种确定载荷承受

能力的试验中作出适当的选择或组合。

粘接接头失效的主要原因有：

——次性超负荷造成的断裂；

——在长时间静态载荷和固定载荷情况下蠕变变形造成的断裂；

——快速施加变形然后静态变形后的张弛变形造成的断裂；

——振动负荷造成的疲劳断裂。

环境和车辆运行条件影响粘接接头失效的性能。不允许把高强度胶粘剂的塑性变形用作结构计算

的附加安全系数。

8.4.2粘附性

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对低强度弹性体胶粘剂可以通过DIN54457所规定的剥离试验(必要时要经过老化试验)来进行粘

附性检验。但是剥离试验仅能够提供初步的粘附性证明，不能用于获得用于确定粘接接头尺寸的相关

强度参数，应采用